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Die Newton'schen Farbenringe in einer gewissen Art trber Medien.

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10. DCe Newtown’schenParberzringe in
e h e r gewiusew Art triiber Medien; vow J. S t a r k ,
Die bisher untersuchten Arten dunner Blattchen, welche
die Newt o n’schen Farbenringe zeigen , lassen sich in zwei
Gruppen theilen. Die eine umfasst diejenigen Lamellen, welche
aus physikalisch homogener Substanz bestehen, die andere die
sogenanmten gemischten Blattchen , welche Brews t e r und
Y o u n g untersuchten.
Im nachstehenden werde ich von einer eigenthumlichen
Art dunner Blattchen, welche die Newt o n’schen Farbenringe
zeigen, Mittheilung machen. Sie sind einerseits nicht den gemischten Blattchen beizuzahlen , andererseits diirfen sie auch
nicht ohne weiteres den homogenen angereiht werden.
Halt man eine glatte Flache, etwa eine Glas- oder Metallplatte kurze Zeit in eine Flamme, z. B. eine Gasflamme,
so zeigt sie, bei kleinem Einfallswinkel betrachtet, einen Bussflecken; betrachtet man sie aber unter sehr grossem Einfallswinkel, so nimmt man im Russe Farbenringe wahr. Um gut
ausgebildete Ringe zu erhalten, verfahrt man am besten so.
Man achtet darauf, dass die Flamme moglichst ruhig brennt,
erwarmt die Platte, die berusst werden soll, solange uber ihr,
bis sich kein Wasser mehr niederschlagt, taucht sie darauf
langsam in die Spitze der Flamme und zieht sie dann vertical
nach aufwarts schnell wieder zuriick. Die Russlamelle, die
man so erhalt, werde ich im Folgenden porose Russlamelle
nennen.
Jene Farbenringe im Russ wurden schon von verschiedenen Forschern beobachtet ; eine Untersuchung uber sie stellte
R o s i c k j l) an.
Behaucht man eine auf Metall in der angegebenen Weise
hergestellte Russlamelle , lasst dann wieder abtrocknen und
wiederholt dieses Verfahren mehrmals, so verschwinden die
ersten Farbenringe und man erhalt an ihrer Stelle andere.
-
1) Rosicky, Wiener Ber. (2) 78. p. 407. 1876.
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n'ezcton'sciie I'arhenrCnge.
Diese siiid auch bei kleinem Einfallswinkel sichtbar und nehmen
im allgenieinen einen breiteren Raum ein. B m besten erhalt. man cliese zweite Art von Farbenringen folgendermaassen.
Mail sorgt dafiir, dass die Platte vor der Berussung gut abgekiihlt ist und halt sie dann kurze Zeit in die Flamme. Es
schltigt sich dann gleichzeitig mit, dem Russ auch Wasser
nieder; ist clieses verdunstet, dann sind die Farbenringe zweiter
Art im zuruckbleibenden Russ sichtbar. Die Lamelle dieser
Art sol1 compacte Busslamelle heissen. Auf Gliis lasst sie
sich wegen dessen schlechter Wirmeleitungsfahigkeit nur sehr
schwer in guter Ausbildung darstellen.
Als icli zur Erzeugung der E'arbenringe im Russ die
Flamme einer Stearinkerze verwendete , fand ich noch eine
9 r t von Lamellen, welche die N ew t o n 'schen Farben zeigen.
Bringt man namlich eine gut erwairmte Platte kurze Zeit in
die Kerzenflamnie in der Weise, dass sie den dunklen inneren
Theil ungefahr in der Mitte zwischen dessen Spitze und derjenigen des Dochtes durchschneidet, so schlagt sich auf ihr
aus dem Stearindampf eine selir diinne Schicht nieder, die
theils nus Stearin, theils aus kohlenstoffreicheren Reductionsproducten bestehen mag. Diese Lamelle zeigt auch na.ch dem
Erstarren die New toii~schenFarbenringe in schoner Ausbildung und zwar bei jeder Incidenz.
Ehe ich nuf Farbenerscheinungen , welche meiue Blattchen darbieten, eingehe,: hat mich die Frage zu beschaftigen :
Welches ist die Substanz der Lamellen? Rosi-ckj (1. c.) legte
sich cliese Frage beziiglich der porosen Russlamelle iiberhaupt
nicht vor; C h r i s t i a n s e n ' ) beantwortete sie nahezu richtig,
ohne aber genauer auf sie einzugehen.
Hetrachtet man das Stearinhautchen im durchgehenden
Licht, so beobachtet man an ihni eine gelbliche Farbung.
Wischt man es mit weissem Papier a b 7 so wird dieses geschwarzt. Das dampfformige Stearin, das sich auf einer Platte
niederschlagt, enthalt namlich Theilchen, die durch die Verbrennungshitze bereits zu Russ reducirt sind. Diese Russtheilchen schlagen sich mit dem Stearindampf nieder und
liegen dann in feiner Vertheilung im Stearin, der Grundmasse,
1 ) C h r i s t i a n s e n , Wied. Ann.
Ann. d. Phya. u. Chem. I?. F. 6.'.
24. p. 439.
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J. Stark.
eingebettet. Sie sind es, welche die gelbliche Farbung des Stearins
verursachen. Die Stearinlamelle besteht also aus einer durchsichtigen Grundmasse, und in diese siiid in feiner Vertheilung
Russtheilchen eingestreut.
Aehnlich liegt die Sache beim Russ. Wie ich in meiiier
Studie uber die Structur des porosen Russes nachgewiesen
habe, sind von 100 Raumtheilen porosen Russes 97,72 von
Luft und nur 2,28 Theile von Russsubstaiiz ausgefullt. Die
Grundmasse der porosen Russlamellen ist also Lnft, und diese
ist getriibt durch Russtheilchen. Bei der compacten Rnsslamelle mag die Volumeneinheit mehr Russ als bei der porosen
enthalten.
Die clrei im vorausgelienden von mir behandelten Lamellenarten stellen gemass deni obigen trube Medien dar. Die
Triibung ist durch feste Korperchen, namlich durch Russtheilchen , hervorgebracht und bei den Russlamellen starker als
bei dem Stearinhautchen; die Grundmasse ist in dem einen
Fall ebenfalls ein fester Korper, im anderen ein Gas.
Die Farbenerscheinungen, welche das Auge wahrnimmt,
wenn es in den Weg der regelmassig an den Lamellen reflectirten Lichtstrahlen gebracht wird, bieten nichts neues. Bezuglich der rathselhaften und merkwiirdigen Rolle, welche die
Russlamellen beim Zustandekommen der Farbenringe, in ihnen
spielen, verweise ich auf meine Dissertation. Eine Erscheinung
aber an meinen Lamellen ist neu.
Bringt man das Auge nicht, wie gewohnlich geschieht,
in den Weg der von einer Lichtquelle kommenden und an der
Stearinlamelle regelmassig reflectirten Strahlen, sondern blickt
in irgend einer anderen davon abweichenden Richtung auf die
Lamelle, so nimmt man wider Erwarten ein Ringsystem wahr.
Ich sage wider Erwarten; selbst niimlich wenn man peinlich
dafur sorgt, dass in der Richtung, in welcher man nach der
Lamelle blickt, nicht irgend wie von aussen her unter Vermittelung einer Reflexion an der Lamelle Licht in das Auge
kommen kann, ist das zweite Ringsystem zu beobachten. Diese
neuen Ringe will ich Diffusionsringe nennen. Am besten erscheinen sie im Stearinblattchen, weniger gut in der cornpacten Russlamelle, nur sehr schwach in der porosen. Ich erklare ihr Zustandekommen wie folgt.
37 1
A7ewton’sche Farbenringe.
lnnerhalb der Lamelleii findet infolge der Triibung durch
die Russtlieilcheii innere Diffusion statt; es senden also die
Lamellen ron ihrem Inneren auh nach allen Richtungen Liclit,
s o auch Strahlen gegen die Platte, auf der sie liegen. Diese
Strnhlen werden an der Platte in die Lamelle reflectirt, a n
der oberen Flache cler Lamelle theils in die Luft gebrochen,
theil, in die Lamelle an Luft reflectirt. Dieser zweite Theil
wird claiiii neuerdiiigs an der Platte refiectirt und schliesslich
z u u Theil in die Luft gebrochen. Dieser letzte Theil kommt
niit denjenigen Strahlen, die schon zuvor in die Luft sustraten,
zur Interferenz, deren Ergebniss die Diffusionsringe sind. So
erklkrt sicli iiacli meiner Aiisiclit das Zustandekommen dieser
Ringe, sowie die merkwiirdige Thatsache, dass sie bei einseitiger guter Beleuchtung der Lnmelle in jeder beliebigen
Richtung wahrnehmbar sind.
Die Diffusionsringe sind imnier complementar gefirbt zu
den oben beharidelten Ringen, gleicher Einfallswinkel vorausgesetzt. Sie sind offenbar auch New ton’sche Farbenringe;
ihre Lage hangt ebenfalls von dem Winkel a b , welchen die
Sehrichtung niit der Normale der reflectirenden Flache bildet,
und in der Nahe des Polarisationswinkels der Lamellen zeigen
sie dasselbe Verhalten wie jene. Die Strahlen namlich, deren
Interferenz die Diffusionsringe erzeugt, gewinnen ihren Gangunterschied genau auf dieselbe Weise wie diejenigen Strahlen
im Farbenglas, deren Interferenz die Ringe im durchgelassenen
Licht ergiebt. Der einzige Unterschied der beiden Falle bestelit dariii, dass die Farbenringe im durchgelassenen Licht
bei meinen Lamellen auf derselben Seite auftreten wie die im
refiectirten Licht. Wenn also auch die Platte, auf der das
Rlattchen liegt, gar iiicht durchsichtig ist, konnen bei triiben
Lamellen doch auch jene Farben beobachtet werden.
Die Intensitat der Diffusionsringe ist durchgehends geringer als die der regularen. Das kommt hauptsachlich daher,
dass ihr Licht nur eiri kleiner, durch Diffusion abgetrennter
Rruchtheil der auf die Lamelle fallendeli Strahlen ist. Dieser
firuchtheil fallt. nbsolut genommen, urn so grijsser aus, j e
intensiver das auffallende Licht ist. Darum werden die Ririge
am besteii wahrgenommen, wexiri man directes Sonneiilicht anwende t.
24’
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J. Stark.
Die Ringe treten auf Metall besser auf als auf Glas,
weil das Metall starker reflectirt.
Noch eine interessante Eigenschaft zeigen die Diffusionsringe. Ich beobachtete, dass in weissem Lichte zwar die
griinen und blauen Ringe in schoner Farbung auftreten, dass
dagegen die gelben und rothen geschwacht sind. Da, wo die
Reihenfolge der New ton'schen Farben Roth verlangt, ist gcwohnlich nur ein mattes Rothbraun wahrzunehmen. Ueber
den Grund dieser Erscheinung laisst sich folgencle Ueberlegung anstellen. Da die Stearinlamelle im durchgehendeii Licht
eine gelbbraune Farbung zeigt, so wird in ihm nicht Roth und
Gelb, sondern eher Blau und Grun absorbirt. Wenn daher die
Schwachung des Roth in den Diffusionsringen von Absorption
herriihrte, so ware in ihnen eher eine Schwachung der kurzwelligen als der langwelligen Strahlen zu erwarten. Also muss
sie auf einem anderen Grunde beruhen. Ich sehe diesen in
einer Verschiedenheit des Diffusionsvermogens der Lamelle fur
verschiedene Farben. Wenn namlich die trube Lamelle die
langwelligen Strahlen weniger zerstreut als die kurzwelligen,
dann ist zu erwarten, dass im diffundirten Licht, also auch
in den Diffusionsringen die Intensitat der ersten Strahlen
kleiner ist als die der zweiteii.
Zum Schluss muss ich noch auf einen Punkt zu sprechen
kommen, in dem die von mir beschriebenen Lamellen ebenfalls von den homogenen abweichen. C h r i s t i a n s e n ' ) glaubt
sich auf Grund von Versuchen zu der Behauptung berechtigt,
dass ein Gemiscli aus einer Fliissigkeit und einem darin vertheilten feinen Pulver sich optisch wie ein homogener Korper
verhalte, also einen eigenen Brechungsindex besitze , cler abweiche von dem der Fliissigkeit und dem des Pulvers. Unter
derartigen Gemischen hat er auch den porosen Russ aufgezahlt. I n meiner Dissertation habe ich dargelegt, dass die
Messungen R o s i c k j ' s , auf die sich C h r i s t i a n s e n beruft,
nicht beweiskraftig sind fur seine Ansicht. E s ist aber immerhin moglich, dass diese fur die von mir behandelten Lamellen
zutreffend ist. Dann aber ware zu untersuchen, ob in dersrtigen Gemischen die Brechung das gewohnliche Gesetz
1) C h r i s t i a n s e n , Wied.Ann. 23. 11. 298. 1884; 24. p. 439. 1885.
Newton’sche Farbenrtnge.
393
(sin I /sin r = n) befolgt ocler ein complicirteres. I m zweiten
Fall hat der Gangunterschied rles an der oberen und des zugehiirigen an der unteren Lamellengrenze refiectirten Strahles
niclit melw den Werth x h = 2 7) D cos 1’ , sondern einen in
anclerer Weise von clem Einfallswinkel abhangigen. Das
gleiche ist der Fall, wenn einerseits fur die Brechung in der
Lanielle lediglich deren Gruiidinasse in Retracht kommt,
snclererseits clie Lichtstrithlen in ilir nuch durch die trubenclen
Theilchen iliren Weg nehmen.
M i i n c h e n , phys. Inst. d. Univ., April 1897.
(Eingegangen 9. August 1897.)
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